DE102017222723B4 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GWA), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), einen zweiten Planetenradsatz (P2) und einen dritten Planetenradsatz (P3), wobei die Planetenradsätze (P1, P2, P3)jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) umfassen, wobei ein erstes (A), ein zweites (B), ein drittes (C), ein viertes (D) und ein fünftes Schaltelement (E) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R) der Elektromaschine (EM) mit der Antriebswelle (GW1), mit der Abtriebswelle (GWA) oder mindestens einem der Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) der Planetenradsätze (P1, P2, P3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,- dass die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist,- dass das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander verbunden und gemeinsam über das erste Schaltelement (A) festsetzbar sind,- dass die Antriebswelle (GW1) mittels des zweiten Schaltelements (B) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) in Verbindung bringbar ist, die drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist,- dass die Antriebswelle (GW1) über das dritte Schaltelement (C) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist,- dass die Abtriebswelle (GWA) zudem mittels des vierten Schaltelements (D) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung bringbar ist,- und dass bei dem dritten Planetenradsatz (P3) eine erste Koppelung des ersten Elements (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit einem drehfesten Bauelement (GG) sowie eine zweite Koppelung des dritten Elements (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit der Abtriebswelle (GWA) besteht, wobei von diesen beiden Koppelungen eine als permanent drehfeste Verbindung vorliegt, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des fünften Schaltelements (E) herstellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz, wobei die Planetenradsätze jeweils mehrere Elemente umfassen, wobei ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen sind, und wobei ein Rotor der Elektromaschine mit der Antriebswelle, mit der Abtriebswelle oder einem der Elemente der Planetenradsätze in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, bei welchem ein vorgenanntes Getriebe zur Anwendung kommt, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
  • Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies vorzugsweise automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.
  • Aus der US 2006 / 0 229 152 A1 geht ein Kraftfahrzeugantriebsstrang hervor, in welchem eine Antriebsmaschine über ein Getriebe mit einem Achsgetriebe verbunden ist. Das Getriebe umfasst dabei drei Planetenradsätze, fünf Schaltelemente und zwei Elektromaschinen, die jeweils an Elementen der Planetenradsätze angebunden sind. Zudem ist eine Antriebswelle vorgesehen, an welcher die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine hergestellt ist, wobei durch selektive Betätigung der Schaltelemente dabei unterschiedliche Kraftflüsse von der Antriebswelle und/oder einer oder beiden Elektromaschinen zu einer Abtriebswelle des Getriebes unter Darstellung unterschiedlicher Gänge realisiert werden können.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit welchem bei kompaktem Aufbau unterschiedliche Betriebsmodi auf geeignete Art und Weise dargestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang ist zudem Gegenstand von Anspruch 16. Des Weiteren haben die Ansprüche 17 und 18 jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes zum Gegenstand.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebe eine Elektromaschine, eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle sowie einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz und einen dritten Planetenradsatz. Die Planetenradsätze umfassen dabei mehrere Elemente, wobei jedem der Planetenradsätze dabei bevorzugt jeweils ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element zugeordnet ist. Zudem sind ein erstes, ein zweites, ein drittes, ein viertes und ein fünftes Schaltelement vorgesehen, durch deren selektive Betätigung unterschiedliche Kraftflussführungen unter Schaltung unterschiedlicher Gänge dargestellt werden können. Besonders bevorzugt können dabei vom Übersetzungsverhältnis her genau vier unterschiedliche Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle gebildet werden. Ferner steht ein Rotor der Elektromaschine mit der Antriebswelle, mit der Abtriebswelle oder mindestens einem der Elemente der Planetenradsätze in Verbindung steht.
  • Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten des Getriebes drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die jeweilige Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches eine jeweilige Komponente zum Beispiel radial angebunden wird.
  • Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse gemeint, entlang welcher die Planetenradsätze koaxial zueinander liegend angeordnet sind. Unter „radial“ ist dann eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer Welle zu verstehen, die auf dieser Längsmittelachse liegt.
  • Bevorzugt weist die Abtriebswelle des Getriebes eine Verzahnung auf, über welche die Abtriebswelle dann im Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem achsparallel zur Abtriebswelle angeordneten Differentialgetriebe in Wirkverbindung steht. Hierbei ist die Verzahnung bevorzugt an einer Anschlussstelle der Abtriebswelle vorgesehen, wobei diese Anschlussstelle der Abtriebswelle insbesondere axial im Bereich eines Endes des Getriebes liegt, an welchem auch eine die Verbindung zur vorgeschalteten Antriebsmaschine herstellende Anschlussstelle der Antriebswelle vorgesehen ist. Diese Art der Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang.
  • Alternativ dazu könnte ein Abtrieb des Getriebes prinzipiell aber auch an einem entgegengesetzt zu einer Anschlussstelle der Antriebswelle liegenden, axialen Ende des Getriebes vorgesehen sein. Dabei ist eine Anschlussstelle der Abtriebswelle dann an einem axialen Ende der Abtriebswelle koaxial zu einer Anschlussstelle der Antriebswelle ausgestaltet, so dass Antrieb und Abtrieb des Getriebes an einander entgegengesetzten axialen Enden des Getriebes platziert sind. Ein derartig gestaltetes Getriebe eignet sich dabei zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichteten Antriebsstrang. Die Antriebswelle und auch die Abtriebswelle liegen in beiden vorgenannten Fällen bevorzugt koaxial zueinander.
  • Die Planetenradsätze sind entsprechend einer Variante der Erfindung axial auf die Anschlussstelle der Antriebswelle folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz und dritter Planetenradsatz angeordnet. Gemäß einer hierzu alternativen, zweiten Variante der Erfindung sind der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz im Wesentlichen auf derselben axialen Höhe vorgesehen, wobei der erste Planetenradsatz dabei radial innen liegend zum zweiten Planetenradsatz platziert ist. Der dritte Planetenradsatz ist dann axial auf einer der Anschlussstelle der Antriebswelle abgewandt liegenden Seite des ersten und des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen. In beiden Fällen sind die Planetenradsätze bevorzugt koaxial zu der Antriebswelle und auch der Abtriebswelle vorgesehen.
  • Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Antriebswelle drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes und dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist. Ferner sind das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden und können gemeinsam über das erste Schaltelement festgesetzt werden. Die Antriebswelle kann zudem mittels des zweiten Schaltelements drehfest mit der Abtriebswelle in Verbindung gebracht werden, die drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist. Außerdem kann die Antriebswelle über das dritte Schaltelement drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden werden, wohingegen die Abtriebswelle zudem mittels des vierten Schaltelements drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes in Verbindung gebracht werden kann. Des Weiteren besteht bei dem dritten Planetenradsatz eine erste Koppelung des ersten Elements des dritten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement sowie eine zweite Koppelung des dritten Elements des dritten Planetenradsatzes mit der Abtriebswelle. Von diesen beiden Koppelungen liegt eine als permanent drehfeste Verbindung vor, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des fünften Schaltelements hergestellt werden kann.
  • Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe also die Antriebswelle permanent drehfest mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes und auch dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden, während die Abtriebswelle ständig drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes in Verbindung steht. Zudem sind das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ständig drehfest miteinander verbunden.
  • Durch Schließen des ersten Schaltelements werden das dritte Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes gemeinsam festgesetzt, während eine Betätigung des zweiten Schaltelements eine drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle nach sich zieht. Das dritte Schaltelement verbindet im betätigten Zustand die Antriebswelle drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes, wohingegen durch Schließen des vierten Schaltelements die Abtriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden wird.
  • Hinsichtlich des dritten Planetenradsatzes gibt es bei dem erfindungsgemäßen Getriebe insgesamt zwei Koppelungen der Elemente des dritten Planetenradsatzes. So ist eine erste Koppelung in Form des ersten Elements des dritten Planetenradsatzes mit einem drehfesten Bauelement vorhanden, während im Falle des dritten Elements des dritten Planetenradsatzes eine zweite Koppelung mit der Abtriebswelle besteht. Eine der beiden vorgenannten Koppelungen ist dabei als permanent drehfeste Verbindung realisiert, während die noch verbleibende Koppelung als Verbindung vorliegt, die erst durch Schließen des fünften Schaltelements drehfest hergestellt wird.
  • Unter einer „Koppelung“ beim dritten Planetenradsatz ist im Sinne der Erfindung also eine Verbindung zu verstehen, die entweder als permanente Verbindung besteht oder aber erst durch Betätigen des fünften Schaltelements hergestellt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe liegen also das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement als Kupplungen vor, die bei Betätigung jeweils die jeweils hieran unmittelbar anknüpfenden Komponenten des Getriebes gegebenenfalls in ihren Drehbewegungen angleichen und anschließend drehfest miteinander verbinden. Hingegen ist das erste Schaltelement als Bremse gestaltet, die bei Betätigung die hieran anknüpfenden Komponenten des Getriebes festsetzt und in der Folge an einer Drehbewegung hindert. Das fünfte Schaltelement ist, je nach herzustellender Koppelung beim dritten Planetenradsatz, entweder als Kupplung oder als Bremse gestaltet.
  • Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Komponenten des Getriebes ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Komponenten auch als kurze Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die Komponenten, die permanent drehfest miteinander verbunden sind, dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Komponenten und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Komponenten im Getriebe räumlich dicht beieinander liegen.
  • Bei Komponenten des Getriebes, die erst durch Betätigung eines jeweiligen Schaltelements miteinander verbunden werden, wird eine Verbindung ebenfalls bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen verwirklicht.
  • Ein Festsetzen erfolgt insbesondere durch drehfestes Verbinden mit einem drehfesten Bauelement des Getriebes, bei welchem es sich vorzugsweise um eine permanent stillstehende Komponente handelt, bevorzugt um ein Gehäuse des Getriebes, einen Teil eines derartigen Gehäuses oder ein damit drehfest verbundenes Bauelement.
  • Unter der „Verbindung“ des Rotors der Elektromaschine ist im Sinne der Erfindung eine derartige Verbindung zu verstehen, dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der jeweiligen Komponente des Getriebes, zu der die Verbindung hergestellt ist, eine gleichbleibende Drehzahlabhängigkeit vorherrscht.
  • Insgesamt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Getriebe durch eine kompakte Bauweise, geringe Bauteilbelastungen, einen guten Verzahnungswirkungsgrad und geringe Verluste aus.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor der Elektromaschine drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Alternativ dazu ist der Rotor über mindestens eine Übersetzungsstufe permanent mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt. Prinzipiell kann die Elektromaschine entweder koaxial zu den Planetenradsätzen oder achsversetzt zu diesen liegend angeordnet sein. Im erstgenannten Fall kann der Rotor der Elektromaschine dabei entweder unmittelbar drehfest mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden oder aber über eine oder auch mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen mit diesem gekoppelt sein, wobei Letzteres eine günstigere Auslegung der Elektromaschine mit höheren Drehzahlen und geringeren Drehmoment ermöglicht. Die mindestens eine Übersetzungsstufe kann dabei als Stirnradstufe und/oder als Planetenstufe ausgeführt sein. Bei einer koaxialen Anordnung der Elektromaschine können die Planetenradsätze dann zudem weiter bevorzugt zumindest zum Teil axial im Bereich der Elektromaschine sowie radial innenliegend zu dieser angeordnet sein, so dass sich die axiale Baulänge des Getriebes verkürzen lässt.
  • Ist die Elektromaschine hingegen achsversetzt zu den Planetenradsätzen vorgesehen, so erfolgt eine Koppelung über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen und/oder einen Zugmitteltrieb. Die eine oder die mehreren Übersetzungsstufen können hierbei auch im Einzelnen entweder als Stirnradstufe oder als Planetenstufe realisiert sein. Bei einem Zugmitteltrieb kann es sich entweder um einen Riemen- oder einen Kettentrieb handeln.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ergeben sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente vier Gänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. So kann ein erster Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Betätigen des ersten und des vierten Schaltelements dargestellt werden, während sich ein zweiter Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten und des dritten Schaltelements ergibt. Der dritte Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wird in einer ersten Variante durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements, in einer zweiten Variante durch Betätigen des zweiten und des vierten Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des dritten und des vierten Schaltelements, in einer vierten Variante durch Betätigen des zweiten Schaltelements sowie in einer fünften Variante durch Schließen des zweiten und des dritten Schaltelements, geschaltet. Bei der vierten Variante ist die Antriebswelle direkt drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, während eine mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelte Elektromaschine abgekoppelt ist. Dementsprechend kann ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine stattfinden, ohne dass die Elektromaschine mit betrieben und somit Nulllastverluste der Elektromaschine entstehen können. Allerdings haben die Varianten 1 bis 3 und 5 den Vorteil, dass eine an dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine jeweils mit eingebunden und somit Hybridfunktionen realisiert werden können.
  • Schließlich ergibt sich der vierte Gang zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einer ersten Variante durch Schließen des ersten und des fünften Schaltelements. Zudem kann der vierte Gang noch in einer zweiten Variante durch Betätigen des dritten und des fünften Schaltelements, in einer dritten Variante durch Schließen des fünften Schaltelements sowie in einer vierten Variante durch Betätigen des vierten und des fünften Schaltelements realisiert werden. Bei der dritten Variante ergibt sich bereits der vierte Gang, da dann die Antriebswelle und die Abtriebswelle über den dritten Planetenradsatz miteinander gekoppelt sind. In vorteilhafter Weise ist dabei dann eine am dritten Element des zweiten Planetenradsatzes angebundene Elektromaschine abgekoppelt, so dass ein reines Fahren über die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert und somit Nulllastverluste der Elektromaschine vermieden werden können. Allerdings ist bei den ersten beiden Varianten und auch der vierten Variante die Elektromaschine, sofern diese mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes gekoppelt ist, jeweils mit eingebunden, so dass Hybridfunktionen dargestellt werden können.
  • Bei geeigneter Wahl von Standgetriebeübersetzungen der Planetenradsätze wird eine für die Anwendung im Bereich eines Kraftfahrzeuges geeignete Übersetzungsreihe realisiert. Dabei können Schaltungen zwischen den Gängen verwirklicht werden, bei welchen stets nur der Zustand von je zwei Schaltelementen zu variieren ist, indem eines der am vorhergehenden Gang beteiligten Schaltelemente zu öffnen und ein anderes Schaltelement zur Darstellung des nachfolgenden Ganges zu schließen ist. Dies hat dann auch zur Folge, dass ein Schalten zwischen den Gängen sehr zügig ablaufen kann.
  • Bei Koppelung des Rotors der Elektromaschine mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes lassen sich unterschiedliche Betriebsmodi auf einfache Art und Weise verwirklichen:
    • So kann ein erster Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren genutzt werden, wobei sich dieser erste Gang durch Schließen des ersten Schaltelements ergibt. Dadurch ist der Rotor der Elektromaschine über den zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle verbunden, wobei eine Übersetzung dieses ersten Ganges einer Übersetzung des zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht.
  • Ausgehend von einem rein elektrischen Fahren im ersten, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann dann die vorgeschaltete Antriebsmaschine in den ersten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang oder in den zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang oder in die erste Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges oder in die erste Variante des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges jeweils zugestartet werden, da an diesen jeweils das erste Schaltelement beteiligt ist.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle und damit die vorgeschaltete Antriebsmaschine realisiert werden. Dazu wird das vierte Schaltelement geschlossen, so dass die Antriebsmaschine über das erste Element des ersten Planetenradsatzes antreibt und gleichzeitig die Elektromaschine am dritten Element des zweiten Planetenradsatzes abstützt, während ein Abtrieb über das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes erfolgt. Durch Abstützen des Drehmoments über die Elektromaschine kann dabei ein Anfahren für Rückwärtsfahrt verwirklicht werden.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem ein Ladebetrieb eines elektrischen Energiespeichers verwirklicht werden, indem lediglich das dritte Schaltelement geschlossen und damit eine drehfeste Verbindung der Antriebswelle mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes und damit auch eine Koppelung mit dem Rotor der Elektromaschine hergestellt wird. Dabei laufen die Antriebswelle und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes gleich schnell. Gleichzeitig ist dabei kein Kraftschluss zur Abtriebswelle hergestellt, so dass sich das Getriebe in einer Neutralstellung befindet. Abgesehen von einem Ladebetrieb kann hierdurch auch ein Starten der vorgeschalteten Antriebsmaschine über die Elektromaschine verwirklicht werden.
  • Des Weiteren können Lastschaltungen mit Zugkraftstützung dargestellt werden: beim Gangwechsel zwischen dem ersten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement über die Elektromaschine gestützt werden, wobei die Synchronisation des zu schließenden Schaltelements dabei über eine Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine erfolgt. Alternativ kann dies aber auch durch synchronisierte Schaltelemente oder auch durch eine andere, separate Synchronisationseinrichtung erfolgen, wie zum Beispiel eine Getriebebremse oder auch eine weitere Elektromaschine, die dabei direkt oder indirekt mit der Antriebswelle wirkverbunden sein kann. Wird antriebsseitig der Antriebswelle zudem ein weiteres Schaltelement als Trennkupplung vorgesehen, kann die Trägheitsmasse der vorgeschalteten Antriebsmaschine während der Synchronisierung abgekoppelt werden.
  • Ebenso wird im Zuge eines Gangwechsels zwischen dem zweiten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang und der ersten Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und auch im Zuge eines Gangwechsels zwischen der ersten Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und der ersten Variante des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges die Zugkraft bei geschlossenem ersten Schaltelement über die Elektromaschine gestützt, während eine Synchronisation des zu schließenden Schaltelements durch Drehzahlregelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe kann zudem so betrieben werden, dass beim Fahren eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine erreicht wird. So kann zunächst hybridisch in der ersten Variante des vierten Ganges gefahren werden, indem entweder nach einer über die Elektromaschine drehmomentgestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustarten der Antriebsmaschine in den vierten Gang das erste Schaltelement zunächst geschlossen bleibt. Um nun aber eine Drehzahl der Elektromaschine im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante des vierten Ganges in die zweite oder in die vierte Variante des vierten Ganges umgeschaltet werden, da hier der Rotor der Elektromaschine jeweils eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des vierten Ganges. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, fünften Schaltelement. Zunächst wird dabei das lastfreie, erste Schaltelement ausgelegt und im Folgenden das lastfreie, dritte bzw. vierte Schaltelement eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung dabei durch Drehzahlregelung der Elektromaschine erfolgt.
  • Ist zudem zwischen der vorgeschalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle des Getriebes eine Trennkupplung vorgesehen, so kann die Antriebsmaschine in der zweiten bzw. der vierten Variante des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges abgekoppelt werden. Dies ist sinnvoll, wenn auch aus höheren Fahrgeschwindigkeiten heraus ein regeneratives Bremsen über die Elektromaschine erfolgen und die Antriebsmaschine während dessen abgekoppelt oder abgeschaltet sein soll.
  • Entsprechend einer Variante der Erfindung ist das erste Element des dritten Planetenradsatzes festgesetzt, wohingegen das dritte Element des dritten Planetenradsatzes über das fünfte Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle verbunden werden kann. In diesem Fall liegt also bei dem dritten Planetenradsatz die erste Koppelung als permanent drehfeste Verbindung vor, während die zweite Koppelung zwischen dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes und der Abtriebswelle erst durch Schließen des fünften Schaltelements als drehfeste Verbindung hergestellt wird. Das fünfte Schaltelement ist in diesem Fall dementsprechend als Kupplung gestaltet.
  • Gemäß einer hierzu alternativen Variante der Erfindung ist das dritte Element des dritten Planetenradsatzes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, während das erste Element des dritten Planetenradsatzes mittels des fünften Schaltelements festgesetzt werden kann. Bei dieser Variante ist also das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ständig drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, so dass die zweite Koppelung beim dritten Planetenradsatz also als ständig drehfeste Verbindung vorliegt. Hingegen wird im Fall der ersten Koppelung beim dritten Planetenradsatz eine drehfeste Verbindung erst durch Schließen des fünften Schaltelements hergestellt, welches dabei als Bremse vorliegt.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass zudem ein sechstes Schaltelement vorgesehen ist, über welches das erste Element des zweiten Planetenradsatzes und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes oder das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbunden werden können. Mit anderen Worten ist also in diesem Fall ein weiteres, sechstes Schaltelement Teil des Getriebes, welches bei Betätigung zwei Elemente des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindet und hierdurch dessen Verblocken hervorruft. Insofern ist dieses sechste Schaltelement als Kupplung gestaltet.
  • In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit lassen sich dann aufgrund des nun zusätzlich vorgesehenen, sechsten Schaltelements weitere Varianten des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges und auch des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges realisieren. So ergibt sich der dritte Gang zusätzlich in einer sechsten Variante durch Schließen des zweiten und des sechsten Schaltelements, in einer siebten Variante durch Betätigen des dritten und des sechsten Schaltelements sowie in einer achten Variante durch Schließen des vierten und des sechsten Schaltelements. Der vierte, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksame Gang kann ferner in einer fünften Variante durch Schließen des fünften und des sechsten Schaltelements realisiert werden.
  • Außerdem kann, sofern der Rotor der Elektromaschine an dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes angebunden ist, noch ein zweiter Gang zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle für ein rein elektrisches Fahren realisiert werden. Dabei ist zum Schalten dieses zweiten Ganges das sechste Schaltelement zu betätigen, so dass dann der Rotor der Elektromaschine über den dann verblockten, zweiten Planetenradsatz mit der Abtriebswelle in Verbindung steht. Eine Übersetzung dieses zweiten, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksamen Ganges entspricht dabei einer Übersetzung des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges.
  • Auch aus dem zweiten, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksamen Gang kann ein Zustarten der vorgeschalteten Antriebsmaschine realisiert werden, wobei dies dabei in die sechste Variante, in die siebte Variante oder in die achte Variante des dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges sowie in die fünfte Variante des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges möglich ist, da an diesen jeweils ebenfalls das sechste Schaltelement beteiligt ist.
  • Zusätzlich kann eine Drehzahlabsenkung des Rotors der Elektromaschine durch Umschalten von der ersten Variante des vierten, zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges in die fünfte Variante des vierten Ganges verwirklicht werden. Dazu wird nach einer elektrisch gestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder einem Zustart der Antriebsmaschine von der ersten Variante des vierten Ganges in die fünfte Variante umgeschaltet, in welcher der Rotor eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante des vierten Ganges. Dabei erfolgt diese Umschaltung mit Erhaltung der Zugkraft über die vorgeschaltete Antriebsmaschine bei geschlossenem, fünften Schaltelement, wobei das lastfreie, erste Schaltelement ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, sechste Schaltelement eingelegt wird. Die Drehzahlanpassung erfolgt dabei durch Drehzahlregelung über die Elektromaschine.
  • Dabei ist außerdem zur Abkoppelung der vorgeschalteten Antriebsmaschine kein separates Schaltelement erforderlich, da die vorgeschaltete Antriebsmaschine in der fünften Variante des vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Ganges durch Öffnen des fünften Schaltelements abgekoppelt werden kann. Hierdurch wird dann der zweite Gang realisiert, welcher zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksam ist. Darüber hinaus kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang in den dritten, zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wirksamen Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der fünften Variante in die erste Variante des vierten Ganges gewechselt und dabei die Zugkraft bei geschlossenem fünften Schaltelement über die vorgeschaltete Antriebsmaschine erhalten wird. In der ersten Variante des vierten Ganges ist dann wiederum das erste Schaltelement geschlossen, welches benötigt wird, um im Zuge der Rückschaltung vom vierten in den dritten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine zu stützen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein oder sind mehrere Schaltelemente jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert. Hierbei ist das jeweilige Schaltelement bevorzugt entweder als Klauenschaltelement oder als Sperrsynchronisation ausgeführt. Formschlüssige Schaltelemente haben gegenüber kraftschlüssigen Schaltelementen den Vorteil, dass im geöffneten Zustand geringere Schleppverluste auftreten, so dass sich ein besserer Wirkungsgrad des Getriebes erreichen lässt. Insbesondere sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebe alle Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente verwirklicht, so dass sich möglichst geringe Schleppverluste erreichen lassen.
  • Es ist allerdings auch eine denkbare Variante der Erfindung, dass das erste Schaltelement als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, wobei dieses dabei konkret als Lamellenschaltelement vorliegen kann. Dies hat den Vorteil, dass aus einem Ladebetrieb bei geschlossenem, dritten Schaltelement ein Anfahren oder Kriechen des Kraftfahrzeuges durch schlupfendes Schließen des ersten Schaltelements verwirklicht werden kann, wobei das erste Schaltelement dabei als integriertes Anfahrelement fungiert. Insofern kann ein verzögerungsfreies Anfahren aus dem Ladebetrieb dargestellt werden.
  • Ist zudem ein sechstes Schaltelement vorgesehen, so kann dieses ebenfalls als kraftschlüssiges Schaltelement und hier insbesondere als Lamellenschaltelement ausgeführt werden. Hierdurch können Zughoch- und Zugrückschaltungen zwischen dem ersten, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksamen Gang und dem zweiten, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksamen Gang unter Last dargestellt werden. Wenn zudem das erste Schaltelement als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, sind die beiden Gänge zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle volllastschaltbar, es sind also Zughoch-, Zugrück-, Schubhoch- und Schubrückschaltungen möglich.
  • Sofern außerdem zwischen der vorgeschalteten Antriebsmaschine und dem Getriebe eine reibschlüssige Trennkupplung vorgesehen ist, kann aus den beiden, zwischen dem Rotor der Elektromaschine und der Abtriebswelle wirksamen Gängen jeweils ein Schleppstart der vorgeschalteten Antriebsmaschine dargestellt werden.
  • Die Planetenradsätze können, sofern es eine Anbindung der Elemente ermöglicht, im Rahmen der Erfindung jeweils als Minus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad handelt. Ein Minus-Planetensatz setzt sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise aus den Elementen Sonnenrad, Planetensteg und Hohlrad zusammen, wobei der Planetensteg mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Planetenräder drehbar gelagert führt, die im Einzelnen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem umliegenden Hohlrad kämmen.
  • Alternativ dazu könnten aber einer oder auch beide Planetenradsätze, sofern es die Anbindung der jeweiligen Elemente zulässt, als Plus-Planetensatz vorliegen, wobei es sich bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes dann um ein Sonnenrad, bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein Hohlrad und bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen Planetensteg handelt. Bei einem Plus-Planetensatz sind ebenfalls die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetensteg vorhanden, wobei Letzterer mindestens ein Planetenradpaar führt, bei welchem das eine Planetenrad mit dem innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit dem umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wo es eine Anbindung der einzelnen Elemente zulässt, kann ein Minus-Planetensatz in einen Plus-Planetensatz überführt werden, wobei dann gegenüber der Ausführung als Minus-Planetensatz die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu erhöhen ist. Umgekehrt könnte auch ein Plus-Planetensatz durch einen Minus-Planetensatz ersetzt werden, sofern die Anbindung der Elemente des Getriebes dies ermöglicht. Dabei wären dann im Vergleich zu dem Plus-Planetensatz ebenfalls die Hohlrad- und die Planetensteganbindung miteinander zu tauschen, sowie eine Getriebestandübersetzung um eins zu reduzieren. Besonders bevorzugt liegen aber alle drei Planetenradsätze als Minus-Planetensätze vor.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Dabei kann über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement und andererseits das dritte Schaltelement betätigt werden. Dies hat den Vorteil, dass durch dieses Zusammenfassen die Anzahl an Betätigungselementen reduziert und damit auch der Herstellungsaufwand gemindert werden kann. Allerdings kann dabei dann nicht die fünfte Variante des dritten Ganges dargestellt werden, da das zweite und das dritte Schaltelement dann nicht zeitgleich betätigt werden können.
  • Alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Variante sind das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Über dieses Betätigungselement kann dabei aus einer Neutralstellung heraus einerseits das vierte Schaltelement und andererseits das fünfte Schaltelement betätigt werden. Hierdurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, indem durch das Zusammenfassen der beiden Schaltelemente zu einem Schaltelementpaar eine Betätigungseinrichtung für beide Schaltelemente verwendet werden kann. Bei Zusammenfassen des vierten und des fünften Schaltelements zu einem Schaltelementpaar ist dann allerdings die vierte Variante des vierten Ganges nicht darstellbar.
  • Ist außerdem ein sechstes Schaltelement vorgesehen, so sind weiter alternativ oder ergänzend zudem das erste Schaltelement und das sechste Schaltelement zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist. Dabei kann über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement und andererseits das sechste Schaltelement betätigt werden. Auch hier kann durch ein zusammenfassen der beiden Schaltelemente und deren Betätigung über ein gemeinsames Betätigungselement der Herstellungsaufwand reduziert werden.
  • Besonders bevorzugt sind zumindest das zweite und das dritte Schaltelement sowie das vierte und das fünfte Schaltelement zu Schaltelementpaaren zusammengefasst, so dass diese vier Schaltelemente des Getriebes über zwei Betätigungselemente betätigt werden können. Hierdurch lässt sich ein besonders niedriger Herstellungsaufwand verwirklichen. Wenn zudem das sechste Schaltelement vorgesehen ist, so erfolgt außerdem ein Zusammenfassen des sechsten Schaltelements mit dem ersten Schaltelement, um den Herstellungsaufwand weiter zu reduzieren.
  • Im Rahmen der Erfindung kann dem Getriebe ein Anfahrelement vorgeschaltet sein, beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler oder eine Reibkupplung. Dieses Anfahrelement kann dann auch Bestandteil des Getriebes sein und dient der Gestaltung eines Anfahrvorgangs, indem es eine Schlupfdrehzahl zwischen der insbesondere als Brennkraftmaschine gestalteten Antriebsmaschine und der ersten Antriebswelle des Getriebes ermöglicht. Hierbei kann auch eines der Schaltelemente des Getriebes oder die evtl. vorhandene Trennkupplung als ein solches Anfahrelement ausgebildet sein, indem es bzw. sie als Reibschaltelement vorliegt. Zudem kann auf jeder Welle des Getriebes prinzipiell ein Freilauf zum Getriebegehäuse oder zu einer anderen Welle angeordnet werden.
  • Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug und ist dann zwischen einer als Verbrennungskraftmaschine oder als Elektromaschine gestalteten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und weiteren, in Kraftflussrichtung zu Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges folgenden Komponenten des Antriebsstranges angeordnet. Hierbei ist die erste Antriebswelle des Getriebes entweder permanent drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Rotorwelle der Elektromaschine gekoppelt oder über eine zwischenliegende Trennkupplung bzw. ein Anfahrelement mit dieser verbindbar, wobei zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe zudem ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein kann. Abtriebsseitig ist das Getriebe innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges dann bevorzugt mit einem Differentialgetriebe einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges gekoppelt, wobei hier allerdings auch eine Anbindung an ein Längsdifferential vorliegen kann, über welches eine Verteilung auf mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges stattfindet. Das Differentialgetriebe bzw. das Längsdifferential kann dabei mit dem Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Ebenso kann auch ein ggf. vorhandener Torsionsschwingungsdämpfer mit in dieses Gehäuse integriert sein.
  • Dass zwei Bauelemente des Getriebes „verbunden“ bzw. „gekoppelt“ sind bzw. „miteinander in Verbindung stehen“, meint im Sinne der Erfindung eine permanente Koppelung dieser Bauelemente, so dass diese nicht unabhängig voneinander rotieren können. Insofern ist zwischen diesen Bauelementen, bei welchen es sich um Elemente der Planetenradsätze und/oder auch Wellen und/oder ein drehfestes Bauelement des Getriebes handeln kann, kein Schaltelement vorgesehen, sondern die entsprechenden Bauelemente sind mit gleichbleibender Drehzahlabhängigkeit miteinander gekoppelt.
  • Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent miteinander gekoppelt, sondern eine Koppelung wird erst durch Betätigen des zwischenliegenden Schaltelements vorgenommen. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements im Sinne der Erfindung, dass das betreffende Schaltelement in einen geschlossenen Zustand überführt wird und in der Folge die hieran unmittelbar angebundenen Bauelemente ggf. in ihren Drehbewegungen aneinander angleicht. Im Falle einer Ausgestaltung des betreffenden Schaltelements als formschlüssiges Schaltelement werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen, während im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements auch nach einem Betätigen desselbigen Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen können. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente über das Schaltelement bezeichnet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges;
    • 2 bis 4 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es jeweils bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 5 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 2 bis 4;
    • 6 eine schematische Darstellung eines Getriebes, wie es ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 7 ein beispielhaftes Schaltschema des Getriebes aus 6;
    • 8 bis 10 je eine schematische Ansicht jeweils eines Getriebes, wie es ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 11 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 8 bis 10;
    • 12 bis 17 jeweils eine schematische Ansicht je eines Getriebes, wie es ebenfalls jeweils bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann;
    • 18 ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 12 bis 17;
    • 19 bis 24 jeweils eine schematische Darstellung je einer Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe aus den 2 bis 4, 6, 8 bis 10 und 12 bis 17.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges eines Hybridfahrzeuges, wobei in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine VKM über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer TS mit einem Getriebe G verbunden ist. Dem Getriebe G ist abtriebsseitig ein Differentialgetriebe AG nachgeschaltet, über welches eine Antriebsleistung auf Antriebsräder DW einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt wird. Das Getriebe G und der Torsionsschwingungsdämpfer TS sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse des Getriebes G angeordnet, in welches dann auch das Differentialgetriebe AG integriert sein kann. Wie zudem in 1 zu erkennen ist, sind die Verbrennungskraftmaschine VKM, der Torsionsschwingungsdämpfer TS, das Getriebe G und auch das Differentialgetriebe AG quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ausgerichtet.
  • Aus 2 geht eine schematische Darstellung des Getriebes G gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hervor. Wie zu erkennen ist, setzt sich das Getriebe G aus einem Radsatz RS und einer Elektromaschine EM zusammen, die gemeinsam in dem Gehäuse des Getriebes G angeordnet sind. Der Radsatz RS umfasst drei Planetenradsätze P1, P2 und P3, wobei jeder der Planetenradsätze P1, P2 und P3 je ein erstes Element E11 bzw. E12 bzw. E13, je ein zweites Element E21 bzw. E22 bzw. E23 und je ein drittes Element E31 bzw. E32 bzw. E33 aufweist. Das jeweilige erste Element E11 bzw. E12 bzw. E13 ist dabei jeweils durch je ein Sonnenrad des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 gebildet, während das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als Planetensteg und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 des jeweiligen Planetenradsatzes P1 bzw. P2 bzw. P3 als Hohlrad vorliegt.
  • Im vorliegenden Fall liegen also der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2 und auch der dritte Planetenradsatz P3 jeweils als Minus-Planetensatz vor, dessen jeweiliger Planetensteg zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem jeweiligen radial innenliegenden Sonnenrad, als auch dem jeweiligen radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht. Besonders bevorzugt sind aber bei dem ersten Planetenradsatz P1, bei dem zweiten Planetenradsatz P2 und auch bei dem dritten Planetenradsatz P3 jeweils mehrere Planetenräder vorgesehen.
  • Sofern es die Anbindung zulässt, könnten der erste Planetenradsatz P1, der zweite Planetenradsatz P2 und der dritte Planetenradsatz P3 jeweils auch als Plus-Planetensatz ausgeführt werden, wobei im Vergleich zu der Ausführung als Minus-Planetensatz dann das jeweilige zweite Element E21 bzw. E22 bzw. E23 durch das jeweilige Hohlrad und das jeweilige dritte Element E31 bzw. E32 bzw. E33 durch den jeweiligen Planetensteg gebildet und zudem eine jeweilige Getriebestandübersetzung um eins erhöht werden muss. Bei einem Plus-Planetenradsatz führt der Planetensteg dann mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst das Getriebe G insgesamt fünf Schaltelemente in Form eines ersten Schaltelements A, eines zweiten Schaltelements B, eines dritten Schaltelements C, eines vierten Schaltelements D und eines fünften Schaltelements E. Dabei sind die Schaltelemente A, B, C, D und E jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt und liegen bevorzugt als Klauenschaltelemente vor. Zudem sind die Schaltelemente B, C, D und E vorliegend als Kupplungen gestaltet, während das erste Schaltelement A als Bremse vorliegt.
  • Eine Antriebswelle GW1 des Getriebes G ist drehfest mit dem ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 und auch dem zweiten Element E23 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden und kann mittels des zweiten Schaltelements B drehfest mit einer Abtriebswelle GWA des Getriebes G in Verbindung gebracht werden. Die Abtriebswelle GWA steht hierbei permanent drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung. Die Antriebswelle GW1 kann außerdem durch Schließen des dritten Schaltelements C drehfest mit dem dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 verbunden werden, wobei das dritte Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 ständig drehfest mit einem Rotor R der Elektromaschine EM in Verbindung steht. Ein Stator S der Elektromaschine EM ist hierbei ständig an einem drehfesten Bauelement GG festgesetzt, bei welchem es sich bevorzugt um das Getriebegehäuse des Getriebes G oder einen Teil dieses Getriebegehäuses handelt.
  • Wie zudem in 2 zu erkennen ist, sind das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 permanent drehfest miteinander verbunden und können gemeinsam über das erste Schaltelement A am drehfesten Bauelement GG festgesetzt werden. Ferner kann die Abtriebswelle GWA mittels des vierten Schaltelements D drehfest mit dem zweiten Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 verbunden sowie durch Schließen des fünften Schaltelements E drehfest mit dem dritten Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 in Verbindung gebracht werden. Schließlich ist noch das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt.
  • Sowohl die Antriebswelle GW1, als auch die Abtriebswelle GWA bilden jeweils je eine Anschlussstelle GW1-A bzw. GWA-A aus, wobei die Anschlussstelle GW1-A im Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 einer Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine VKM dient, während das Getriebe G an der Anschlussstelle GWA-A mit dem nachfolgenden Differentialgetriebe AG verbunden ist. Die Anschlussstelle GW1 - A der Antriebswelle GW1 ist dabei an einem axialen Ende des Getriebes G ausgestaltet, wobei die Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA axial zwischen dem ersten Planetenradsatz P1 und dem zweiten Planetenradsatz P2 liegt und hierbei quer zur Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 ausgerichtet ist. Zudem sind die Antriebswelle GW1 und die Abtriebswelle GWA koaxial zueinander liegend angeordnet.
  • Die Planetenradsätze P1, P2 und P3 liegen ebenfalls koaxial zu der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA, wobei sie auf die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 axial folgend in der Reihenfolge erster Planetenradsatz P1, zweiter Planetenradsatz P2 und schließlich dritter Planetenradsatz P3 angeordnet sind. Ebenso ist auch die Elektromaschine EM koaxial zu den Planetenradsätzen P1, P2 und P3 und damit auch der Antriebswelle GW1 sowie der Abtriebswelle GWA platziert, wobei die Elektromaschine EM dabei axial im Wesentlichen auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie radial umliegend zu diesem platziert ist.
  • Wie zudem aus 2 hervorgeht, liegen das zweite Schaltelement B, das dritte Schaltelement C, das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3, wobei das dritte Schaltelement C dabei axial benachbart zum zweiten Planetenradsatz P2 vorgesehen ist, darauf folgend das zweite Schaltelement B und das vierte Schaltelement D im Wesentlichen auf derselben axialen Höhe platziert sind und hierauf schließlich axial das fünfte Schaltelement E folgt. Hingegen ist das erste Schaltelement A axial im Wesentlichen auf Höhe des ersten Planetenradsatzes P1 sowie radial umliegend zu diesem angeordnet.
  • Das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C sind axial unmittelbar nebeneinander sowie radial auf derselben Höhe platziert und weisen ein gemeinsames Betätigungselement auf, über welches aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement B und andererseits das dritte Schaltelement C betätigt werden kann. Insofern sind das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst.
  • Ebenso sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E axial unmittelbar nebeneinanderliegend sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe angeordnet und zu einem Schaltelementpaar SP2 zusammengefasst, indem dem vierten Schaltelement D und dem fünften Schaltelement E ein gemeinsames Betätigungselement zugeordnet ist, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das vierte Schaltelement D und zum anderen das fünfte Schaltelement E betätigt werden kann.
  • Des Weiteren geht aus 3 eine schematische Ansicht eines Getriebes G entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, welche ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Dieser Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht dabei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 in einer Ebene angeordnet sind, indem der erste Planetenradsatz P1 axial im Wesentlichen auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie radial innen liegend zu diesem platziert ist. Aufgrund der räumlichen Nähe könnten dabei das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 einstückig ausgeführt sein.
  • Der geschachtelter Aufbau des ersten Planetenradsatzes P1 und des zweiten Planetenradsatzes P2 hat dann auch zur Folge, dass die Anschlussstelle GWA-A der Abtriebswelle GWA nun im Bereich des axialen Endes liegt, an dem auch die Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 vorgesehen ist. Des Weiteren liegt das erste Schaltelement A nun axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1, während das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 platziert sind. Letztere sind dabei nach wie vor zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst. Auch im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 3 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner zeigt 4 eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor, welche ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 3, mit dem Unterschied, dass ein erstes Schaltelement A nun als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, wobei das erste Schaltelement A dabei konkret als Lamellenkupplung vorliegt. Der sonstige Aufbau des Getriebes G entspricht der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 5 ist ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 2 bis 4 tabellarisch dargestellt. Wie zu erkennen ist, können hierbei zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA jeweils insgesamt vier Gänge 1 bis 4.3 realisiert werden, wobei in den Spalten des Schaltschemas mit einem X jeweils gekennzeichnet ist, welches der Schaltelemente A bis E in welchem der Gänge 1 bis 4.3 jeweils geschlossen ist.
  • Wie in 5 zu erkennen ist, wird ein erster Gang 1 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Betätigen des ersten Schaltelements A und des vierten Schaltelements D geschaltet. Des Weiteren ergibt sich ein zweiter Gang 2 zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA durch Schließen des ersten Schaltelements A und des dritten Schaltelements C, während ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 3.1 durch Schließen des ersten Schaltelements A und des zweiten Schaltelements B dargestellt wird. Der dritte Gang ergibt sich zudem noch in einer zweiten Variante 3.2 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D, in einer dritten Variante 3.3 durch Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D sowie in einer vierten Variante 3.4 durch Betätigen des zweiten Schaltelements B. Während bei den ersten drei Varianten 3.1 bis 3.3 die Elektromaschine EM jeweils durch Betätigen von je einem weiteren Schaltelement zusätzlich zum zweiten Schaltelement B mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM im Fall der letzten Variante 3.4 abgekoppelt. Dadurch können Nulllastverluste der Elektromaschine EM vermieden werden, während die Antriebswelle GW1 über das zweite Schaltelement B direkt drehfest mit der Abtriebswelle GWA verbunden ist.
  • Schließlich ergibt sich der vierte Gang zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA in einer ersten Variante 4.1 durch Schließen des ersten Schaltelements A und des fünften Schaltelements E, in einer zweiten Variante 4.2 durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des fünften Schaltelements E sowie in einer dritten Variante 4.3 lediglich durch Schließen des fünften Schaltelements E. Während bei der ersten Variante 4.1 und auch bei der zweiten Variante 4.2 jeweils die Elektromaschine EM mit eingebunden ist, so dass hybridisch unter gleichzeitigem Einsatz der Verbrennungskraftmaschine VKM gefahren werden kann, ist die Elektromaschine EM im Fall der dritten Variante 4.3 abgekoppelt. Letzteres hat dabei den Vorteil, dass die Elektromaschine EM im Betrieb nicht mitlaufen muss und somit Nulllastverluste vermieden werden können.
  • Obwohl die Schaltelemente B bis E und bei den Getrieben G aus den 2 und 3 auch das erste Schaltelement A jeweils als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, kann ein Schalten zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2, zwischen dem zweiten Gang 2 und der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges sowie zwischen der ersten Variante 3.1 des dritten Ganges und der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges jeweils unter Last realisiert werden. Grund dafür ist, dass das erste Schaltelement A an allen diesen Gängen beteiligt ist, so dass im Zuge der Schaltungen der Abtrieb über die Elektromaschine EM gestützt werden kann, die im geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements A über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt ist. Eine Synchronisation bei den Schaltungen kann dabei jeweils durch eine entsprechende Regelung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, so dass das jeweils auszulegende Schaltelement lastfrei geöffnet und das im Folgenden zu schließende Schaltelement lastfrei geschlossen werden kann.
  • Die Getriebe G aus den 2 bis 4 können zudem noch in anderweitigen Betriebsmodi unter Zuhilfenahme der Elektromaschine EM betrieben werden: so kann ein rein elektrisches Fahren in einem ersten Gang E1 stattfinden, welcher zwischen dem Rotor R der Elektromaschine EM und der Abtriebswelle GWA wirksam ist und zu dessen Darstellung das erste Schaltelement A in einen geschlossenen Zustand zu überführen ist, wie aus 5 hervorgeht. Dadurch wird bei geschlossenem ersten Schaltelement A der Rotor R der Elektromaschine EM über den zweiten Planetenradsatz P2 mit der Abtriebswelle GWA gekoppelt, wobei die Übersetzung des ersten Ganges E1 hierbei der Übersetzung des zweiten, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Ganges 2 entspricht.
  • In vorteilhafter Weise kann ausgehend vom ersten Gang E1 ein Zustarten der Verbrennungskraftmaschine VKM in den ersten Gang 1, in den zweiten Gang 2, in die erste Variante 3.1 des dritten Ganges sowie in die erste Variante 4.1 des vierten Ganges vorgenommen werden, da auch in jedem dieser Gänge jeweils das erste Schaltelement A geschlossen ist. Insofern kann zügig vom rein elektrischen Fahren in ein Fahren über die Verbrennungskraftmaschine bzw. ein hybridisches Fahren übergegangen werden.
  • Des Weiteren kann durch Schließen des dritten Schaltelements C eine Lade- oder Startfunktion realisiert werden. Denn im geschlossenen Zustand des dritten Schaltelements C ist der Rotor R der Elektromaschine EM direkt drehfest mit der Antriebswelle GW1 gekoppelt und damit auch mit der Verbrennungskraftmaschine VKM. Gleichzeitig besteht dabei aber kein Kraftschluss zur Abtriebswelle GWA, wobei der Rotor R und die Antriebswelle GW1 dabei gleich schnell drehen. Im generatorischen Betrieb der Elektromaschine EM kann dabei ein elektrischer Energiespeicher über die Verbrennungskraftmaschine VKM geladen werden, während im elektromotorischen Betrieb der Elektromaschine EM ein Starten der Verbrennungskraftmaschine VKM über die Elektromaschine EM realisierbar ist.
  • Als weiterer Betriebsmodus kann zudem eine Anfahrfunktion für Rückwärtsfahrt EDA-R verwirklicht werden. Hierzu ist das vierte Schaltelement D zu schließen, wodurch über die Antriebswelle GW1 mittels des ersten Element E11 des ersten Planetenradsatzes P1 angetrieben wird, während die Elektromaschine EM am dritten Element E32 des zweiten Planetenradsatzes P2 das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine VKM abstützen kann. Ein Abtrieb erfolgt dann über das zweite Element E21 des ersten Planetenradsatzes P1 und das zweite Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2, die drehfest mit der Abtriebswelle GWA verbunden sind. Hierdurch kann ein Anfahren für Rückwärtsfahrt dargestellt werden.
  • Zudem kann noch eine Drehzahlabsenkung der Elektromaschine EM im mechanischen bzw. hybriden Betrieb gestaltet werden: nach einer über die Elektromaschine EM drehmomentgestützten Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den vierten Gang ergibt sich ein hybridisches Fahren in der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges. Um die Drehzahl der Elektromaschine EM im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges in die zweite Variante 4.2 umgeschaltet werden, in welcher der Rotor R eine geringere Drehzahl aufweist. Diese Umschaltung erfolgt dabei mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM bei geschlossenem fünften Schaltelement E. Dazu wird das dann lastfreie, erste Schaltelement A ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, dritte Schaltelement C eingelegt, wobei die Drehzahlanpassung jeweils durch Drehzahlregelung der Elektromaschine EM erfolgt.
  • Bei dem Getriebe G aus 4 kann darüber hinaus aufgrund der Ausführung des ersten Schaltelements A als kraftschlüssiges Schaltelement zusätzlich im oben beschriebenen Ladebetrieb ein Anfahren über das erste Schaltelement A realisiert werden, indem dieses im generatorischen Betrieb der Elektromaschine EM schlupfend geschlossen wird. Dementsprechend fungiert das erste Schaltelement A in diesem Fall als integriertes Anfahrelement, so dass ein verzögerungsfreies Anfahren aus dem Ladebetrieb heraus möglich ist.
  • Des Weiteren zeigt 6 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer vierten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, die ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 zur Anwendung kommen kann. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit entspricht wieder im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun aber das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C nicht zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst sind, so dass sie unabhängig voneinander über je ein zugeordnetes Betätigungselement jeweils in einen geschlossenen Zustand überführt werden können. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 6 sonst der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • In 7 ist ein beispielhaftes Schaltschema für das Getriebe G aus 6 dargestellt, wobei dieses Schaltschema weitestgehend dem Schaltschema aus 5 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun aufgrund der unabhängig voneinander möglichen Betätigung der Schaltelemente B und C noch eine fünfte Variante 3.5 des dritten Ganges realisiert werden kann, welcher zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksam ist. Dabei wird diese fünfte Variante 3.5 durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des dritten Schaltelements C geschaltet. Die übrigen Gänge und auch die ansonsten möglichen Betriebsmodi werden analog zu dem in 5 Beschriebenen verwirklicht, so dass diesbezüglich auf 5 Bezug genommen wird.
  • Ferner geht aus 8 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer fünften Ausführungsform der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E nicht zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst sind, sondern als unabhängig voneinander betätigbare Schaltelemente vorliegen. In der Folge kann bei der Variante nach 8 auch ein gleichzeitiges Betätigen des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E vorgenommen werden. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 8 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer sechsten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, wobei auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen kann. Dabei entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 9 weitestgehend der Ausführungsform nach 2, mit dem Unterschied, dass das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 nun ständig drehfest mit der Abtriebswelle GWA verbunden ist, wohingegen das erste Element E13 des dritten Planetenradsatzes P3 nicht permanent festgesetzt ist, sondern erst durch Schließen eines fünften Schaltelements E am drehfesten Bauelement GG festgesetzt wird. Das fünfte Schaltelement E ist dabei zudem nicht mit dem vierten Schaltelement D zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst und liegt axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3. Insofern können das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E unabhängig voneinander betätigt werden. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 9 der Variante nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 10 geht eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer siebten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, die ebenso Anwendung bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 Anwendung finden kann und weitestgehend der vorhergehenden Variante nach 9 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 gemeinsam in einer Ebene angeordnet sind, indem der erste Planetenradsatz P1 axial im Wesentlichen auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie radial innen liegend zu diesem platziert ist. Aufgrund der räumlich dichten Anordnung des dritten Elements E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und des ersten Elements E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 können die beiden Elemente E31 und E12 hierbei einstückig ausgeführt sein. Des Weiteren ist das erste Schaltelement A axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 vorgesehen, wohingegen das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 angeordnet sind. Dabei liegt das zweite Schaltelement B axial zwischen dem dritten Planetenradsatz P3 und dem dritten Schaltelement C. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 10 der Variante nach 9, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren ist in 11 ein beispielhaftes Schaltschema für die Getriebe G aus den 8 bis 10 dargestellt, wobei dieses Schaltschema ebenfalls weitestgehend dem Schaltschema aus 5 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun aufgrund der unabhängig voneinander möglichen Betätigung der Schaltelemente D und E noch eine vierte Variante 4.4 des vierten Ganges realisiert werden kann, welcher zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksam ist. Konkret wird diese vierte Variante 4.4 durch gleichzeitiges Betätigen des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E realisiert. Die übrigen Gänge und auch die ansonsten möglichen Betriebsmodi werden analog zu dem in 5 Beschriebenen verwirklicht, so dass diesbezüglich auf 5 Bezug genommen wird.
  • 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes G gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann. Diese Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der Variante nach 2, wobei im Unterschied dazu nun zusätzlich ein sechstes Schaltelement F vorgesehen ist, welches im betätigten Zustand die Abtriebswelle GWA und das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes und damit auch das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 drehfest miteinander verbindet. Da die Abtriebswelle GWA permanent drehfest mit dem zweiten Element E22 des zweiten Planetenradsatzes P2 in Verbindung steht, hat das drehfeste Verbinden der Abtriebswelle GWA mit dem ersten Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 ein Verblocken des zweiten Planetenradsatzes P2 zur Folge. Das sechste Schaltelement F ist als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt und liegt hierbei insbesondere als Klauenkupplung vor, wobei das sechste Schaltelement F axial im Wesentlichen auf Höhe des ersten Planetenradsatzes P1 sowie radial umliegend zu diesem platziert ist. Konkret ist das sechste Schaltelement F dabei axial unmittelbar benachbart zum ersten Schaltelement A sowie radial im Wesentlichen auf derselben Höhe angeordnet und teilt sich mit dem ersten Schaltelement A ein gemeinsames Betätigungselement, über welches aus einer Neutralstellung heraus zum einen das sechste Schaltelement F und zum anderen das erste Schaltelement A in einen geschlossenen Zustand überführt werden kann. Insofern sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst. Im Übrigen entspricht die Variante nach 12 sonst der Ausgestaltungsmöglichkeit nach 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem geht aus 13 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer neunten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, die im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 12 entspricht und auch bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann. Im Unterschied zu der Variante nach 12 sind hierbei allerdings der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 gemeinsam in einer Ebene angeordnet, indem der erste Planetenradsatz P1 axial im Wesentlichen auf Höhe des zweiten Planetenradsatzes P2 sowie radial innen liegend zu diesem platziert ist. Da das dritte Element E31 des ersten Planetenradsatzes P1 und das erste Element E12 des zweiten Planetenradsatzes P2 dementsprechend räumlich sehr dicht beieinanderliegen, ist hierbei eine einstückige Ausführung der Elemente E31 und E12 denkbar.
  • Ferner sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F nun gemeinsam axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 vorgesehen, wobei die beiden Schaltelemente A und F dabei nach wie vor zu einem Schaltelementpaar SP3 zusammengefasst sind. Zudem liegen das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 13 der Variante nach 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 14 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Ausführungsform kann dabei bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen und entspricht im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 13. Einziger Unterschied ist, dass ein sechstes Schaltelement F nun als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, wobei das sechste Schaltelement F dabei als Lamellenkupplung vorliegt. Zudem sind das sechste Schaltelement F und das erste Schaltelement A nun nicht mehr zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 14 der vorhergehenden Variante nach 13, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Aus 15 geht eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer elften Ausführungsform der Erfindung hervor. Auch diese Ausführungsform kann dabei bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 zur Anwendung kommen, wobei die Ausführungsform weitestgehend der unmittelbar vorhergehenden Variante nach 14 entspricht. Einziger Unterschied ist nun, dass zusätzlich zu dem sechsten Schaltelement F auch ein erstes Schaltelement A als kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, wobei dieses dabei insbesondere als Lamellenkupplung vorliegt. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 15 der vorhergehenden Ausgestaltungsmöglichkeit nach 14, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Ferner zeigt 16 eine schematische Ansicht eines Getriebes G gemäß einer zwölften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, welche weitestgehend der Variante nach 12 entspricht. Auch diese Ausgestaltungsmöglichkeit kann dabei bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden und unterscheidet sich von der Variante nach 12 dadurch, dass das dritte Element E33 des dritten Planetenradsatzes P3 nun permanent drehfest mit der Abtriebswelle GWA verbunden ist. Des Weiteren ist das erste Schaltelement E13 des dritten Planetenradsatzes P3 nicht ständig festgesetzt, sondern wird erst durch Betätigen eines fünften Schaltelements E drehfest mit dem drehfesten Bauelement GG verbunden und damit festgesetzt. Das fünfte Schaltelement E ist hierbei axial auf einer der Anschlussstelle GW1 - A abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 vorgesehen, während das vierte Schaltelement D nach wie vor axial zwischen dem zweiten Planetenradsatz P2 und dem dritten Planetenradsatz P3 liegt. Insofern sind das vierte Schaltelement D und das fünfte Schaltelement E bei der Ausgestaltungsmöglichkeit nach 16 nicht zu einem Schaltelementpaar zusammengefasst. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 16 aber der Variante nach 12, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Zudem geht aus 17 eine schematische Darstellung eines Getriebes G entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung hervor, wie sie ebenfalls bei dem Kraftfahrzeugantriebsstrang in 1 Anwendung finden kann und die im Wesentlichen der unmittelbar vorhergehenden Variante nach 16 entspricht. Unterschiedlich ist dabei aber, dass der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2 gemeinsam in einer Ebene angeordnet sind, indem der erste Planetenradsatz P1 axial im Wesentlichen auf derselben Höhe wie der zweite Planetenradsatz P2 sowie radial innen liegend zu diesem angeordnet ist. Ferner sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A der Antriebswelle GW1 zugewandt liegenden Seite des ersten Planetenradsatzes P1 vorgesehen, während das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C nun axial auf einer der Anschlussstelle GW1-A abgewandt liegenden Seite des dritten Planetenradsatzes P3 platziert sind. Nach wie vor sind das erste Schaltelement A und das sechste Schaltelement F zu einem Schaltelementpaar SP3 und auch das zweite Schaltelement B und das dritte Schaltelement C zu einem Schaltelementpaar SP1 zusammengefasst. Auch ansonsten entspricht die Ausführungsform der Variante nach 16, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • 18 zeigt ein beispielhaftes Schaltschema der Getriebe aus den 12 bis 17, wobei dieses Schaltschema im Wesentlichen dem Schaltschema aus 11 entspricht. Unterschiedlich ist nun, dass durch das zusätzliche Vorsehen des sechsten Schaltelements F weitere Varianten 3.6, 3.7 und 3.8 des dritten, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Ganges sowie eine weitere Variante 4.5 des vierten, zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA wirksamen Ganges realisiert werden können. So ergibt sich die sechste Variante 3.6 des dritten Ganges durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F, die siebte Variante 3.7 des dritten Ganges durch Betätigen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F sowie die achte Variante 3.8 des dritten Ganges durch Schließen des vierten Schaltelements D und des sechsten Schaltelements F. Zudem kann die fünfte Variante 4.5 des vierten Ganges durch Betätigen des fünften Schaltelements E und des sechsten Schaltelements F dargestellt werden. Die vierte Variante 4.4 des vierten Ganges kann nur bei den Getrieben G nach den 16 und 17 realisiert werden, da hier die beiden Schaltelemente D und E unabhängig voneinander und damit auch gleichzeitig betätigt werden können.
  • Zudem kann noch zwischen dem Rotor R der Elektromaschine EM und der Abtriebswelle GWA ein zweiter Gang E2 dargestellt werden, zu dessen Darstellung das sechste Schaltelement F zu schließen ist. Dadurch wird die Abtriebswelle GWA dann über den dann verblockten, zweiten Planetenradsatz P2 mit dem Rotor R der Elektromaschine EM gekoppelt. Eine Übersetzung dieses Ganges E2 entspricht dabei der Übersetzung des dritten Ganges zwischen der Antriebswelle GW1 und der Abtriebswelle GWA.
  • Außerdem kann eine Drehzahlabsenkung des Rotors R der Elektromaschine EM durch Umschalten von der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges in die fünfte Variante 4.5 realisiert werden: nach einer elektrisch gestützten Schaltung vom dritten in den vierten Gang oder nach einem Zustart der Verbrennungskraftmaschine VKM in den vierten Gang ergibt sich zunächst ein hybridisches Fahren in der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges. Um die Drehzahl des Rotors im vierten Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, wird nun von der ersten Variante 4.1 in die fünfte Variante 4.5 umgeschaltet, da hier der Rotor eine geringere Drehzahl aufweist als in der ersten Variante 4.1. Dabei erfolgt diese Umschaltung mit Erhaltung der Zugkraft über die Verbrennungskraftmaschine VKM, wobei bei Drehzahlanpassung durch Drehzahlregelung der Elektromaschine das lastfreie, erste Schaltelement A ausgelegt und das ebenfalls lastfreie, sechste Schaltelement F eingelegt wird.
  • Die Umschaltung in die fünfte Variante 4.5 hat zudem den Vorteil, dass die Verbrennungskraftmaschine VKM durch Öffnen des fünften Schaltelements E auch ohne Vorhandensein einer zusätzlichen Trennkupplung jederzeit abgekoppelt werden kann, während die Elektromaschine EM das Fahrzeug antreibt oder bremst. Des Weiteren kann bei langsamer werdendem Fahrzeug eine Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang vorbereitet werden, indem zunächst von der fünften Variante 4.5 in die erste Variante 4.1 gewechselt wird, während die Verbrennungskraftmaschine VKM die Zugkraft bei geschlossenem fünften Schaltelement E erhält. In der ersten Variante 4.1 des vierten Ganges ist dann wiederum das erste Schaltelement A geschlossen, welches benötigt wird, um bei der Rückschaltung vom vierten Gang in den dritten Gang die Zugkraft über die Elektromaschine EM zu stützen.
  • Bei den Getrieben G aus den 14 und 15, bei welchen das sechste Schaltelement F jeweils als kraftschlüssiges Schaltelement vorliegt, ist ein Schalten zwischen den Gängen E1 und E2 zudem zumindest teillastschaltbar. So können bei der Variante aus 14 Zughoch- und Zugrückschaltungen zwischen den Gängen E1 und E2 jeweils unter Last erfolgen. Ist dann zudem auch das erste Schaltelement A als kraftschlüssiges Schaltelement realisiert, wie dies bei dem Getriebe G aus 15 der Fall ist, so können zusätzlich zu dem besonderen Ladebetrieb, wie er zu 5 bereits beschrieben worden ist, außerdem Schaltungen zwischen den Gängen E1 und E2 volllastschaltbar gestaltet werden. In diesem Fall sind dann Zughoch-, Zugrück-, Schubhoch- und Schubrückschaltungen unter Last darstellbar.
  • Schließlich zeigen noch die 19 bis 24 Abwandlungsmöglichkeiten der Getriebe G aus den 2 bis 4, 6, 8 bis 10 und 12 bis 17. Diese Abwandlungsmöglichkeiten betreffen dabei anderweitige Einbindungsmöglichkeiten der Elektromaschine EM. So ist in 19 die Elektromaschine EM nicht koaxial zu dem jeweiligen - vorliegend nicht weiter im Detail dargestellten - Radsatz RS des Getriebes G platziert, sondern achsversetzt angeordnet. Eine Anbindung erfolgt dabei über eine Stirnradstufe SRS, die sich aus einem ersten Stirnrad SR1 und einem zweiten Stirnrad SR2 zusammensetzt. Das erste Stirnrad SR1 ist dabei seitens des Radsatzes RS drehfest an dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes angebunden. Das Stirnrad SR1 steht dann mit dem Stirnrad SR2 im Zahneingriff, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM1 platziert ist, die innerhalb der Elektromaschine EM die Anbindung an den - vorliegend nicht weiter dargestellten - Rotor der Elektromaschine EM herstellt.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit nach 20 ist die Elektromaschine EM achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS des jeweiligen Getriebes G platziert. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 19 ist eine Anbindung dabei aber nicht über eine Stirnradstufe, sondern über einen Zugmitteltrieb ZT vorgenommen. Dieser Zugmitteltrieb ZT kann dabei als Riemen-oder auch Kettentrieb ausgestaltet sein. Seitens des Radsatzes RS ist der Zugmitteltrieb ZT dann an dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes angebunden. Über den Zugmitteltrieb ZT wird dabei dann eine Koppelung zu einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM hergestellt, die wiederum innerhalb der Elektromaschine EM eine Anbindung an den Rotor der Elektromaschine vornimmt.
  • Im Falle der Abwandlungsmöglichkeit nach 21 ist eine Einbindung der achsversetzt zu dem jeweiligen Radsatz RS platzierten Elektromaschine EM über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS realisiert. Dabei ist die Planetenstufe PS dem Radsatz RS nachgeschaltet, wobei abtriebsseitig der Planetenstufe PS dann die Stirnradstufe SRS vorgesehen ist, über welche die Verbindung zu der Elektromaschine EM hergestellt ist. Die Planetenstufe PS setzt sich dabei aus einem Hohlrad HO, einem Planetensteg PT und einem Sonnenrad SO zusammen, wobei der Planetensteg PT mindestens ein Planetenrad PR drehbar gelagert führt, welches sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff steht.
  • Vorliegend ist der Planetensteg PT seitens des Radsatzes RS drehfest an dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes angebunden. Dagegen ist das Hohlrad HO permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, während das Sonnenrad SO drehfest mit einem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Das erste Stirnrad SR1 kämmt dann mit einem zweiten Stirnrad SR2 der Stirnradstufe SRS, welches drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM vorgesehen ist. In diesem Fall ist die Elektromaschine EM also seitens des Radsatzes RS über zwei Übersetzungsstufen angebunden.
  • Auch bei der Abwandlungsmöglichkeit aus 22 ist eine Einbindung der Elektromaschine EM seitens des Radsatzes RS über eine Planetenstufe PS und eine Stirnradstufe SRS vorgenommen. Dabei entspricht die Abwandlungsmöglichkeit weitestgehend der Variante nach 21, mit dem Unterschied, dass bei der Planetenstufe PS nun das Sonnenrad SO am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO drehfest mit dem ersten Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS verbunden ist. Konkret sind dabei das Hohlrad HO und das erste Stirnrad SR1 bevorzugt einstückig ausgebildet, indem das Hohlrad HO an einem Außenumfang mit einer Verzahnung ausgestattet ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 22 sonst der Variante nach 21, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Des Weiteren zeigt 23 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 4, 6, 8 bis 10 und 12 bis 17, wobei auch hier eine Einbindung der Elektromaschine EM über eine Stirnradstufe SRS und eine Planetenstufe PS vorgenommen ist. Im Unterschied zu der vorhergehenden Variante nach 22 folgt auf den Radsatz RS hierbei aber zunächst die Stirnradstufe SRS, während die Planetenstufe PS im Kraftfluss zwischen Stirnradstufe SRS und Elektromaschine EM vorgesehen ist. Die Planetenstufe PS umfasst ebenfalls wieder die Elemente Hohlrad HO, Planetensteg PT und Sonnenrad SO, wobei der Planetensteg PT mehrere Planetenräder PR1 und PR2 drehbar gelagert führt, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad SO als auch dem Hohlrad HO im Zahneingriff stehen.
  • Wie in 23 zu erkennen ist, ist ein erstes Stirnrad SR1 der Stirnradstufe SRS seitens des Radsatzes RS drehfest angebunden, wobei diese Anbindung dabei an dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes vollzogen ist. Das erste Stirnrad SR1 kämmt mit einem zweiten Stirnrad SR2 der Stirnradstufe SRS, welches drehfest mit dem Planetensteg PT der Planetenstufe PS verbunden ist. Das Hohlrad HO ist permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt, während das Sonnenrad SO drehfest auf einer Eingangswelle EW der Elektromaschine EM vorgesehen ist.
  • Schließlich zeigt noch 24 eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der Getriebe G aus den 2 bis 4, 6, 8 bis 10 und 12 bis 17, wobei diese Abwandlungsmöglichkeit im Wesentlichen der vorhergehenden Variante nach 23 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei, dass nun das Sonnenrad SO der Planetenstufe PS permanent am drehfesten Bauelement GG festgesetzt ist, während das Hohlrad HO der Planetenstufe PS drehfest mit der Eingangswelle EW der Elektromaschine EM verbunden ist. Im Übrigen entspricht die Abwandlungsmöglichkeit nach 24 sonst der Variante nach 23, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann ein Getriebe mit kompaktem Aufbau und mit gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • G
    Getriebe
    RS
    Radsatz
    GG
    Drehfestes Bauelement
    P1
    Erster Planetenradsatz
    E11
    Erstes Element des ersten Planetenradsatzes
    E21
    Zweites Element des ersten Planetenradsatzes
    E31
    Drittes Element des ersten Planetenradsatzes
    P2
    Zweiter Planetenradsatz
    E12
    Erstes Element des zweiten Planetenradsatzes
    E22
    Zweites Element des zweiten Planetenradsatzes
    E32
    Drittes Element des zweiten Planetenradsatzes
    P3
    Dritter Planetenradsatz
    E13
    Erstes Element des dritten Planetenradsatzes
    E23
    Zweites Element des dritten Planetenradsatzes
    E33
    Drittes Element des dritten Planetenradsatzes
    A
    Erstes Schaltelement
    B
    Zweites Schaltelement
    C
    Drittes Schaltelement
    D
    Viertes Schaltelement
    E
    Fünftes Schaltelement
    F
    Sechstes Schaltelement
    SP1
    Schaltelementpaar
    SP2
    Schaltelementpaar
    SP3
    Schaltelementpaar
    1
    Erster Gang
    2
    Zweiter Gang
    3.1
    Dritter Gang
    3.2
    Dritter Gang
    3.3
    Dritter Gang
    3.4
    Dritter Gang
    3.5
    Dritter Gang
    3.6
    Dritter Gang
    3.7
    Dritter Gang
    3.8
    Dritter Gang
    4.1
    Vierter Gang
    4.2
    Vierter Gang
    4.3
    Vierter Gang
    4.4
    Vierter Gang
    4.5
    Vierter Gang
    E1
    erster Gang
    E2
    zweiter Gang
    EDA-R
    Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt
    GW1
    Antriebswelle
    GW1-A
    Anschlussstelle
    GWA
    Abtriebswelle
    GWA-A
    Anschlussstelle
    EM
    Elektromaschine
    S
    Stator
    R
    Rotor
    SRS
    Stirnradstufe
    SR1
    Stirnrad
    SR2
    Stirnrad
    PS
    Planetenstufe
    HO
    Hohlrad
    PT
    Planetensteg
    PR
    Planetenrad
    PR1
    Planetenrad
    PR2
    Planetenrad
    SO
    Sonnenrad
    ZT
    Zugmitteltrieb
    VKM
    Verbrennungskraftmaschine
    TS
    Torsionsschwingungsdämpfer
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsräder

Claims (18)

  1. Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Elektromaschine (EM), eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GWA), sowie einen ersten Planetenradsatz (P1), einen zweiten Planetenradsatz (P2) und einen dritten Planetenradsatz (P3), wobei die Planetenradsätze (P1, P2, P3)jeweils mehrere Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) umfassen, wobei ein erstes (A), ein zweites (B), ein drittes (C), ein viertes (D) und ein fünftes Schaltelement (E) vorgesehen sind, und wobei ein Rotor (R) der Elektromaschine (EM) mit der Antriebswelle (GW1), mit der Abtriebswelle (GWA) oder mindestens einem der Elemente (E11, E21, E31, E12, E22, E32, E13, E23, E33) der Planetenradsätze (P1, P2, P3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, - dass die Antriebswelle (GW1) drehfest mit dem ersten Element (E11) des ersten Planetenradsatzes (P1) und dem zweiten Element (E23) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist, - dass das dritte Element (E31) des ersten Planetenradsatzes (P1) und das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) drehfest miteinander verbunden und gemeinsam über das erste Schaltelement (A) festsetzbar sind, - dass die Antriebswelle (GW1) mittels des zweiten Schaltelements (B) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) in Verbindung bringbar ist, die drehfest mit dem zweiten Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden ist, - dass die Antriebswelle (GW1) über das dritte Schaltelement (C) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbindbar ist, - dass die Abtriebswelle (GWA) zudem mittels des vierten Schaltelements (D) drehfest mit dem zweiten Element (E21) des ersten Planetenradsatzes (P1) in Verbindung bringbar ist, - und dass bei dem dritten Planetenradsatz (P3) eine erste Koppelung des ersten Elements (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit einem drehfesten Bauelement (GG) sowie eine zweite Koppelung des dritten Elements (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit der Abtriebswelle (GWA) besteht, wobei von diesen beiden Koppelungen eine als permanent drehfeste Verbindung vorliegt, während bei der noch verbleibenden Koppelung eine drehfeste Verbindung mittels des fünften Schaltelements (E) herstellbar ist.
  2. Getriebe (G) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (R) der Elektromaschine (EM) drehfest mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) verbunden oder über mindestens eine Übersetzungsstufe mit dem dritten Element (E32) des zweiten Planetenradsatzes (P2) gekoppelt ist.
  3. Getriebe (G) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch selektives Schließen der fünf Schaltelemente (A, B, C, D, E) - ein erster Gang (1) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Betätigen des ersten (A) und des vierten Schaltelements (D), - ein zweiter Gang (2) zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten (A) und des dritten Schaltelements (C), - ein dritter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (3.1) durch Schließen des ersten (A) und des zweiten Schaltelements (B), in einer zweiten Variante (3.2) durch Schließen des zweiten (B) und des vierten Schaltelements (D), in einer dritten Variante (3.3) durch Schließen des dritten (C) und des vierten Schaltelements (D), in einer vierten Variante (3.4) durch Betätigen des zweiten Schaltelements (B) sowie in einer fünften Variante (3.5) durch Betätigen des zweiten (B) und des dritten Schaltelements (C), - sowie ein vierter Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) in einer ersten Variante (4.1) durch Schließen des ersten (A) und des fünften Schaltelements (E), in einer zweiten Variante (4.2) durch Betätigen des dritten (C) und des fünften Schaltelements (E), in einer dritten Variante (4.3) durch Schließen des fünften Schaltelements (E) sowie in einer vierten Variante (4.4) durch Betätigen des vierten (D) und des fünften Schaltelements (E) ergibt.
  4. Getriebe (G) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Gang (E1) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des ersten Schaltelements (A) ergibt.
  5. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) festgesetzt und das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) über das fünfte Schaltelement (E) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) verbindbar ist.
  6. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element (E33) des dritten Planetenradsatzes (P3) drehfest mit der Abtriebswelle (GWA) verbunden und das erste Element (E13) des dritten Planetenradsatzes (P3) mittels des fünften Schaltelements (E) festsetzbar ist.
  7. Getriebe (G) nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein sechstes Schaltelement (F) vorgesehen ist, über welches das erste Element (E12) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und das zweite Element (E22) des zweiten Planetenradsatzes (P2) oder das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest miteinander verbindbar sind.
  8. Getriebe (G) nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich - der dritte Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) ferner in einer sechsten Variante (3.6) durch Schließen des zweiten (B) und des sechsten Schaltelements (F), in einer siebten Variante (3.7) durch Betätigen des dritten (C) und des sechsten Schaltelements (F) sowie in einer achten Variante (3.8) durch Schließen des vierten (D) und des sechsten Schaltelements (F), - sowie der vierte Gang zwischen der Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GWA) zudem in einer fünften Variante (4.5) durch Betätigen des fünften (E) und des sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  9. Getriebe (G) nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein zweiter Gang (E2) zwischen dem Rotor (R) der Elektromaschine (EM) und der Abtriebswelle (GWA) durch Schließen des sechsten Schaltelements (F) ergibt.
  10. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Schaltelemente (A, B, C, D, E; A, B, C, D, E, F) jeweils als formschlüssiges Schaltelement realisiert sind.
  11. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz (P1, P2, P3) als Minus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element (E11, E12, E13) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element (E21, E22, E23) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um einen jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element (E31, E32, E33) des jeweiligen Planetenradsatzes (P1, P2, P3) um ein jeweiliges Hohlrad handelt.
  12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Planetenradsatz als Plus-Planetensatz vorliegt, wobei es sich bei dem jeweiligen ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um ein jeweiliges Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes um einen jeweiligen Planetensteg handelt.
  13. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (B) und das dritte Schaltelement (C) zu einem Schaltelementpaar (SP1) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das zweite Schaltelement (B) und andererseits das dritte Schaltelement (C) betätigbar ist.
  14. Getriebe (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Schaltelement (D) und das fünfte Schaltelement (E) zu einem Schaltelementpaar (SP2) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das vierte Schaltelement (D) und andererseits das fünfte Schaltelement (E) betätigbar ist.
  15. Getriebe (G) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das sechste Schaltelement (F) zu einem Schaltelementpaar (SP3) zusammengefasst sind, welchem ein Betätigungselement zugeordnet ist, wobei über das Betätigungselement aus einer Neutralstellung heraus einerseits das erste Schaltelement (A) und andererseits das sechste Schaltelement (F) betätigbar ist.
  16. Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend ein Getriebe (G) nach einem oder auch mehreren der Ansprüche 1 bis 15.
  17. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Ladebetriebes oder eines Startbetriebes lediglich das dritte Schaltelement (C) geschlossen wird.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (G) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung eines Anfahrmodus für Rückwärtsfahrt bei Antrieb über die Antriebswelle (GW1) das vierte Schaltelement (D) geschlossen wird.
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